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新工藝新技術(shù)新思路
——訪上海麥迅機(jī)床工具技術(shù)有限公司總經(jīng)理薛俊倫

本刊記者/Reporter 高 揚(yáng)/GAO Yang

近日，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院劉強(qiáng)教授關(guān)于“工業(yè)4.0”的“三不理論”風(fēng)靡業(yè)內(nèi)：“不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動化，不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化，不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)時搞智能化?！鄙虾｛溠笝C(jī)床工具技術(shù)有限公司(以下簡稱“麥訊機(jī)床”)總經(jīng)理薛俊倫就非常贊成這個觀點(diǎn)。DMC2016期間，薛總就其對自動化的認(rèn)識與筆者做了分享。他認(rèn)為自動化在“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》中只是一部分但并不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是采用新工藝、新技術(shù)、新思路來建立智能制造的基礎(chǔ)。

麥迅機(jī)床已成立十多年，一直致力于對精密制造領(lǐng)域內(nèi)的新工藝、新技術(shù)的研究，并在公司成立初期就定下了柔性、簡單、精準(zhǔn)、高效、環(huán)保的發(fā)展理念。其主營業(yè)務(wù)是給客戶提供從工藝、裝夾、加工、測量、自動化及定制SMES的技術(shù)平臺(智能柔性制造生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺)。而今，麥迅機(jī)床研發(fā)出的重復(fù)定位裝置，不僅具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)(發(fā)明專利200910196444.6、200810039898.8和201110122392.5)，其精度亦達(dá)到國際水平。麥迅機(jī)床還創(chuàng)建并實(shí)現(xiàn)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的四大平臺技術(shù):新工藝制造平臺、過程控制平臺、自動化運(yùn)動平臺、智能柔性制造生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺。結(jié)合公司的這些新工藝、新技術(shù)以及新思路，薛總介紹了自動化轉(zhuǎn)型的經(jīng)驗(yàn)。正如我們國家的“中國夢”可以惠及更多人一樣，他也希望，能為一些向自動化轉(zhuǎn)型的企業(yè)帶來幫助。

上海麥訊機(jī)床工具技術(shù)有限公司總經(jīng)理薛俊倫

新工藝制造平臺技術(shù)(單一數(shù)據(jù)源柔性制造裝備平臺的工具系統(tǒng))

薛總認(rèn)為，現(xiàn)在所用的都是傳統(tǒng)的加工工藝，如果沒有新工藝去替代，接下來技術(shù)的發(fā)展會遇到瓶頸。為此，需要建設(shè)一個能實(shí)現(xiàn)把機(jī)床(包括測量、磨削、車、銑、數(shù)控加工等)作為點(diǎn)相連接，工具在這些連接線上面有序順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的新平臺，也就是新工藝制造平臺。“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》的實(shí)施中，最重要的就是用新工藝組成唯一數(shù)據(jù)源，這是關(guān)鍵基礎(chǔ)。只有將新工藝的要素柔性、簡單、精準(zhǔn)、高效、環(huán)保等內(nèi)容落實(shí)到位，才能生成自動化生產(chǎn)的邏輯，自動化才能貢獻(xiàn)出效率。薛總引用了北京航空航天大學(xué)范玉青教授的一句話：“不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的唯一數(shù)據(jù)源，乃是數(shù)字化的癌癥?！毖傉J(rèn)為在生產(chǎn)時要做到制造過程中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)統(tǒng)一才能實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源。但要這三個基準(zhǔn)的統(tǒng)一需要一種柔性的工藝裝備來解決，這種柔性的工藝裝備需具備幾個特點(diǎn)：具有重復(fù)定位功能，重復(fù)精度在0.002 mm以內(nèi)；其定位模塊能安裝在任何機(jī)床上，定位托板可通過過渡板能安裝任何零件；具有唯一坐標(biāo)點(diǎn)的功能(提供唯一數(shù)據(jù)源)；具有SMES(生產(chǎn)執(zhí)行軟件)使用中的RFID芯片技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸功能；在自動化運(yùn)動控制的使用過程中，能安全、可靠地提供傳感器的控制信號、安全信號，識別信號的功能；具有提供化繁為簡的工藝創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)模式，能夠做到工藝復(fù)合、工序復(fù)合；能夠組合使用，在功能不變的情況下，組合成4 m×6 m或者更大的柔性制造平臺。

薛總介紹，麥訊機(jī)床已經(jīng)通過重復(fù)定位裝置實(shí)現(xiàn)了新工藝制造平臺技術(shù)，并且具備以上單一數(shù)據(jù)源柔性制造裝備平臺的所有特點(diǎn)。新工藝制造平臺技術(shù)是高精加工的基礎(chǔ)，更是自動化實(shí)現(xiàn)不可或缺的重要平臺。

過程控制平臺技術(shù)

唯一數(shù)據(jù)源柔性制造裝備平臺是精度保障的基礎(chǔ)，但這還不夠，過程控制平臺對零件加工精度、效率等影響也不可忽視。薛總介紹為方便快速調(diào)用加工數(shù)據(jù)，他們運(yùn)用RFID芯片技術(shù)在零部件制造過程中，通過三坐標(biāo)等測量儀器，將生產(chǎn)要素集成后自動與該零件的RFID芯片捆綁在一起，并自動傳輸給SMES系統(tǒng)(生產(chǎn)執(zhí)行軟件)。為保障精度在生產(chǎn)過程質(zhì)量控制中，通過三坐標(biāo)等其他測量設(shè)備對每一個零部件的尺寸、位置偏差、刀具的磨損、破損進(jìn)行控制及補(bǔ)償，從而保證每道加工都符合圖紙要求。SMES自動運(yùn)算后將調(diào)整后的補(bǔ)償值直接傳輸?shù)郊庸C(jī)床的首頁面進(jìn)行補(bǔ)償加工。做到了在制造過程中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)的統(tǒng)一，并將唯一數(shù)據(jù)鏈管理、整理，隨后將整理后的數(shù)據(jù)傳至數(shù)控機(jī)床執(zhí)行。在整個精密加工的過程中無需人員的幫助，生產(chǎn)出按圖紙要求的零部件。薛總稱麥訊機(jī)床已解決了海德漢、西門子、發(fā)那科、發(fā)格等控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后處理的通信技術(shù)，同時解決了部分品牌的三坐標(biāo)、電火花、線切割機(jī)床、數(shù)控磨床的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后處理通信技術(shù)。目前，麥訊機(jī)床正努力調(diào)試新研發(fā)的產(chǎn)品——后處理編寫模塊，預(yù)計(jì)在幾個月內(nèi)完成。如此一來，不再受制于人——解決了后處理通訊技術(shù)為自動化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

柔性制造自動化運(yùn)動控制平臺技術(shù)

零件的自動化生產(chǎn)過程中工藝的變化等導(dǎo)致零件的運(yùn)動不可避免，這里的自動化運(yùn)動控制不是簡單的從A到B，這個過程中涉及到許多技術(shù)細(xì)節(jié)。薛總介紹了麥訊機(jī)床對此所做的一些工作：研制了自動化運(yùn)動控制與數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)、物料架、載板托盤、清洗機(jī)、清潔等的邏輯控制，以及整個運(yùn)動過程中對周邊設(shè)備的邏輯控制；研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)化集成電路以及各個工藝環(huán)節(jié)中的傳感器，如RFID數(shù)字掃描裝置、物料架、工件準(zhǔn)備站、清洗機(jī)、機(jī)床自動門控制、零件裝夾牢可靠性的傳感器、零件在卡盤內(nèi)鎖緊力的傳感器、整條自動化線體內(nèi)所有的傳感器、零件在加工前的防撞軟件的運(yùn)行傳感器、零件在測量過程中的定位傳感器、三坐標(biāo)測針的防撞傳感器、AGV小車搬運(yùn)零件托板的位置傳感器、機(jī)器人針對不同托盤搬運(yùn)的換爪的傳感器等。以上的這些控制任務(wù)都是由自動化運(yùn)動系統(tǒng)來監(jiān)測、判斷、執(zhí)行完成的。

SMES給柔性生產(chǎn)單元下達(dá)生產(chǎn)指令并提供有關(guān)的數(shù)據(jù)，機(jī)器人的服務(wù)器智能、及時地安排SMES下達(dá)任務(wù)，控制柔性單元內(nèi)的所有運(yùn)動，并且正確地完成任務(wù)。這對機(jī)器人的服務(wù)器提出了很高的要求，機(jī)器人的服務(wù)器不僅要控制自身的6根軸，還要控制線體內(nèi)的16根數(shù)控軸和無數(shù)個控制點(diǎn)位。這些任務(wù)針對中低端的機(jī)器人服務(wù)器的性能是有局限的，所以這是自動化運(yùn)動控制無法選用中低端的機(jī)器人的緣故。

智能柔性制造生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺(SMES軟件)

以上的平臺技術(shù)以及參與到生產(chǎn)過程中設(shè)備和人員只有準(zhǔn)確、有序地管理起來，并能結(jié)合工序有效執(zhí)行，最終才能實(shí)現(xiàn)的自動化。國外的自動化是做單元，有一定的局限性，并不完全適用于整個工廠的整體管理。薛總說，為此他們結(jié)合智能柔性制造生產(chǎn)需要研制了SMES軟件，該軟件的研發(fā)思路完全與ISO9001國標(biāo)質(zhì)量體系相吻合，并將歐美的柔性制造單元(FMC)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。SMES軟件是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理等管理模塊，為企業(yè)打造一個扎實(shí)、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。

SMES軟件主要分為以下幾個部分：系統(tǒng)管理、機(jī)床管理、工具管理、載板信息、工序管理、工件管理、項(xiàng)目管理。

服務(wù)航天 做推動自動化的踐行者

在隨后的參觀過程中薛總將各個平臺協(xié)同運(yùn)作的過程進(jìn)行了詳細(xì)的解釋。其中一條正在生產(chǎn)德國訂單的無人生產(chǎn)線吸引了筆者，這條生產(chǎn)線上有多種工序，機(jī)器人、機(jī)床、檢測儀器等設(shè)備由SMES系統(tǒng)統(tǒng)一控制有條不紊地進(jìn)行各種操作。薛總自豪地介紹，麥迅機(jī)床目前已能提供小批量多品種的柔性生產(chǎn)線，曾為航天科技集團(tuán)9院13所提供過該類生產(chǎn)線。2016年4 月13日央視十套《大家》欄目《中科院院士王巍神奇的慣性世界》視頻中所展示的多品種、小批量精磨零件共線生產(chǎn)的無人自動化生產(chǎn)線的工藝研發(fā)和自動化構(gòu)架及組裝都是由麥迅機(jī)床實(shí)施完成的，還包含有關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)。

說到人員培訓(xùn)，薛總說：“智能制造‘工業(yè)4.0’和《中國制造2025》是今后若干年的主題，關(guān)鍵是制造出能使用新的工具系統(tǒng)作平臺，在此平臺上研發(fā)出新工藝，但現(xiàn)在缺乏這方面的人才?！丙溠笝C(jī)床已與上海東華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)新技術(shù)的教材，同時編寫新技術(shù)、新工藝的標(biāo)準(zhǔn)，讓他們學(xué)到最新最實(shí)用的技術(shù)，相信不用多久便可用新教材培養(yǎng)新一代工藝技術(shù)人員。薛總希望努力通過各種形式的知識經(jīng)驗(yàn)分享，為“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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